JPH0445600A - 部品実装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は電子部品などの部品を基板に自動的に装着する
部品実装装置に関する。

（従来の技術） 近年、ＩＣ等の電子部品をプリント基板に自動的に装着
する部品実装装置が供されている。かかる部品実装装置
は、プリント基板を搬送するための搬送機構、多数個の
部品を収納する部品収納部、部品を搬送してプリント基
板に装着する実装ヘッド、それらを制御するマイコンな
どからなる制御装置などを備えて構成され、実装作業位
置に搬入されたプリント基板に対して、予め制御装置に
入力されている装置固有の座標系によって定められた装
着位置に部品の装着が自動的に行われるようになってい
る。この場合、前記プリント基板は実装作業位置に、固
定用ピンなどによって機械的に位置決めされるようにな
っている。

ところが、プリント基板上に印刷により形成される導体
パターンは、その印刷位置の精度がさほど高いものでは
なく、プリント基板の外形に対して所定の位置に必ずし
も形成されているとは限らない。このため、前記固定用
ピンによりプリント基板の外形は正確に位置決めされて
いたとしても、電子部品が装着されるべき導体パターン
に位置ずれが生じていると、基板上の正確な位置に部品
を装着することができなくなる虞があった。

そこで、かかる位置ずれに対処するため、近年、基板上
に導体パターンの一部として形成された例えば円形のマ
ークを、カメラにより撮影し、そのマークの中心点の位
置を求めるように構成され、その位置と基準位置とずれ
量に基づいて部品の装着位置を補正することが行われて
いる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記従来の部品実装装置においては、カメラ
からの画像信号を、二値化回路により所定のしきい値で
二値化処理し、その二値化データをマイコンに入力して
一部モーメント算出することによりマークの中心点の座
標を求めるようにしていた。

しかしながら、このような画像信号を二値化処理し一部
モーメント算出することによりマークの中心点を求める
ようにしたものでは、マークの中心点の検出がさほど高
精度に行えない不具合があった。即ち、前記マーク上に
塗布されるフラックスや半田は、そのマークをはみ出し
て塗布されることがあるが、この場合、二値化処理にお
いてはマークからはみ出したフラックスや半田部分の画
像をもマークの画像であると判断されてしまい、このは
み出し部分によって、−次モーメント算出の結果に実際
のマークとは著しい誤差が生ずることになってしまう。

さらに、近年では、特に、電子回路の高密度化に伴いよ
り高精度な位置補正ができる部品実装装置が要望されて
きている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
、基板に設けられたマークの位置を高精度に検出し、高
速かつ正確に電子部品などの部品を基板に自動的に装着
することができる部品実装装置を提供するにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明の部品実装装置は、基板のマーク部分を撮影する
撮像器と、この撮像器の撮影した画像信号を微分処理し
てマークのエツジの位置を検出するエツジ検出手段と、
このエツジ検出手段が検出したエツジの位置に基づいて
マークの位置を算出する演算手段とを具備する構成に特
徴を有する。

（作用） 上記手段によれば、撮像器により基板のマーク部分が撮
影され、エツジ検出手段によりその画像信号からマーク
のエツジの位置が検出され一演算手段によりマークの位
置が算出される。

この場合、画像信号を微分処理してエツジを検出するも
のであるから、マーク上の塗布物がマークのエツジをは
み出していても、マークのエツジ部分とはみ出した塗布
物との画像の明度の違いによりマークのエツジを正確に
検出することが可能になり、ひいては、マーク位置の高
精度の検出が可能となり、高速かつ正確に部品装着がで
きる。

（実施例） 以下本発明の一実施例について、第１図乃至第９図を参
照して説明する。

まず、第２図に基づいて部品実装装置１の概略について
述べるに、この部品実装装置１は、図示しないベース上
に、基板２を搬送する搬送機構（図示せず）、基板２に
装着されるＩＣ等の部品３を多数個収納する部品収納部
（図示せず）、吸着ノズル４を備えＸ−Ｙ移送装置（図
示せず）により移動される実装ヘッド５、本実施例に係
る基板のマーク位置検出装置６、それら各装置を制御す
るマイクロコンピュータ等からなる制御装置７などを備
えて構成されている。

前記搬送機構は、基板２を、搬送路上を搬入し、図示し
ないストッパ及び基板２に形成された位置決め孔８に挿
入される固定用ビン９によって搬送路途中に位置する実
装作業位置に停止させ、部品３の装着作業完了後に搬出
するようになっている。

そして、前記実装ヘッド５は、前記実装作業位置上方と
前記部品収納部との間を前記Ｘ−Ｙ移送装置により移動
され、前記部品収納部の部品３を吸着ノズル４により吸
着して基板２上に搬送し装着するようになっている。こ
の場合、実装ヘッド５は、制御装置７により、装置固有
の座標系（第２図に示すＸ軸、Ｙ軸）に基づいて（ｘ、
ｙ）の座標で表される点から点へ移動されるようになっ
ている。

前記基板２には、その表面に例えば印刷により所定の導
体パターン（図示せず）が形成されていると共に、例え
ばその隅部に位置して例えば２個の円形のマーク１０が
前記導体パターンと同時に印刷形成されている。これら
マーク１０は後述の基準位置に対応するように形成され
ている。また、この場合、導体パターンの所定部位及び
前記マーク１０上には、クリーム半田１１（第４図参照
）が予め塗布されている。

前記制御装置７のメモリには、予め作業者により入力さ
れた部品収納部の部品吸着点の座標及びその部品種類、
並びに部品３の装着位置の座標及びその部品種類、さら
には基準位置（基準点Ａ）の座標が記憶されている。こ
の基準位置（基準点Ａ）とは、基板２（導体パターン）
が正しく実装作業位置に位置されているときのマーク１
０（中心点Ｏ）の位置を、装置固有の座標系で表したも
のであり、前記装着位置の座標は、マーク１０の中心点
Ｏが基準点Ａに一致しているものとして設定されている
のである。制御装置７は、予め与えられたプログラムに
従って各装置を制御し、部品３の基板２への装着作業を
自動的に実行する。そして、このとき、制御装置７は、
後述するように、マーク位置検出装置６にて検出される
マーク１０の位置（中心点Ｏの座標）に基づいて部品３
の装着位置の座標の補正を行うようになっている。

ここで、前記マーク位置検出装置６について述べる。こ
のマーク位置検出装置ｆ６は、前記基板２のマーク１０
を撮影するための撮像器たる例えばＩＴＶカメラ（工業
用テレビジョンカメラ）１２、このＩＴＶカメラ１２を
基板２の上方を移動させるカメラ移送装置１３、前記Ｉ
ＴＶカメラ１２からの画像信号を処理し後述するように
マーク１０の位置を算出して前記制御装置７に出力する
画像認識装置１４から構成されている。

このうち、カメラ移送装置１３は、前記制御装置７によ
り制御されると共に、制御装置７はそのカメラ移送装置
１３によるＩＴＶカメラ１２の位置情報を前記画像認識
装置１４に出力するようになっている。そして、前記画
像認識装置１４は、図示しないＡ／Ｄ変換器、ＣＰＵ、
　メモリなどから構成され、第３図に示すような各機能
を果たすようになっている。

即ち、マーク撮像手段１５は、前記基板２上のマーク１
０部分を撮像しているＩＴＶカメラ１２からの画像信号
をデジタル画像データに変換してフレームメモリに記憶
させるようになっている。

マークエツジ検出手段１６は、詳しくは後述するように
、前記デジタル画像データからマーク１０のエツジのう
ち所定部位の座標を検出するようになっている。そして
、位置座標算出手段１７は、前記エツジ座標からマーク
１０の中心点Ｏの座標を算出するようになっている。こ
れにて、画像認識装置１４は、本発明にいうエツジ検出
手段及び演算手段として機能するようになっている。

次に、上記構成の作用について説明する。

基板２が実装作業位置に搬入され、ストッパ及び固定用
ピン９にて位置固定されると、部品３を装着する作業を
行うにあたり、まず、マーク位置検出装置６による基板
２のマーク１０の位置の検出が以下のようにして行われ
る。

まず、ＩＴＶカメラ１２により、基板２上のマーク１０
が撮影される。このとき、ＩＴＶカメラ１２の計測ウィ
ンドウ１８には、第１図及び第４図に示すような、マー
ク１０に対応す、る円形の画像が略中央部分に位置して
撮影されると共に（便宜上、第４図にて斜線を付して示
す）、その外周囲にマーク１０からはみ出した半田１１
部分の画像（便宜上、第４図にて斜線の向きを変えて示
す）が撮影される。ここで、マーク１０に対応する画像
は、周囲部分に比べて明度が大きく、また、はみ出した
半田１１部分の画像はそれに比べてやや明度が小さく撮
影される。

このようにＩＴＶカメラ１２により撮影された画像信号
は、画像認識装置１４に入力され、ここで、上述のよう
にマーク撮像手段１５によりその画像信号がデジタル画
像データに変換されてフレームメモリに記憶され、マー
クエツジ検出手段１６によりマーク１０のエツジのうち
所定部位の座標が検出され、位置座標算出手段１７によ
りマーり１０の中心点Ｏの座標が算出される。エツジの
検出及び中心点Ｏの座標を算出するにあたっては、第５
図及び第６図に示すように、前記計測ウィンドウ１８内
に、水平方向（Ｘ軸方向）及び垂直方向（ｙ軸方向）に
複数本の計測線１０１〜１０４゜２０１〜２０８が設け
られ、以下のような手順の処理が実行される。

まず、計測線１０１〜１０４はいわば前処理段階として
用いられ、これら計測線１０１〜１０４からマーク１０
がＩＴＶカメラ１２により正しく撮影されているかが判
断される。今、マーク１０の画像を横切らない計測線１
０１あるいは計測線１０３に沿う各画素における明度変
化をみると、第８図に示すように、はとんど明度レベル
に変化はない。そして、計測ウィンドウの中央部の計測
線１０２．１０４沿う各画素における明度変化をみると
、第９図に示すように、マーク１０の画像を横切るため
その部分の明度レベルが大きくなる。

ここで、任意の画素（位置座標（ｉ、ｊ））における明
度をＦ（ｉ、ｊ’）とすると、 Ｇｘ（ｉ、ｊ）　　＝Ｆ（ｉ＋１．ｊ）−Ｆ（１−１，
ｊ）Ｇｙ（ｊ、ｊ）　　−Ｐ（１，ｊ＋１）−Ｐ（１，
ｊ−１）ｍ　　ａ　　ｘ　　［ｌ　　Ｇｘ（ｉ、ｊ）　
　　ｌ　　ｏｒ　　ｌ　　Ｇｙ（１，ｊ）　　　ｌ　　
コ　〉　ｋを満たすＧｘ（ｉ、ｊ）　、　Ｇｙ（ｉ、ｊ
）が存在する場合、マーク１０が計測ウィンドウ１８内
に撮影されていると判断する。尚、上式中、ｋの値はマ
ーク１０の種類によって決まる値であり、予め実験的に
適切な値を検出して設定しておくものとする。

次に、エツジを検出する方法について述べるに、計測線
２０１〜２０８に沿う各画素における明度変化をみると
、これら計測線２０１〜２０８は、全てマーク１０の画
像を横切るように設けられているから、第１図に示すよ
うに、その明度レベルはマーク１０に対応してその部分
が大きくなる。

今、例えば計測線２０４における明度Ｆ　（ｉ、ｊ）の
データは、第１図（ａ）に示すように、マーク１０に対
応した部分が大きくなると共に、はみ出した半田１１部
分においてもいわばノイズとして大きなレベルが現れる
ことになる。マーク１０のエツジａＩ＋　　Ｃ２を検出
するには、まず、このデータを微分する。微分した結果
は同図（ｂ）に示す通りとなるが、ここでは、はみ出し
た半田１１部分のエツジｂ１、マーク１０のエツジａ１
、マーク１０のエツジａ２、半田１１部分のエツジｂ２
に対応して、順にピークが現れる。本実施例では、半田
１１部分のエツジｂ、、ｂ２とマーク１０のエツジａｌ
＋　　Ｃ２とを判別するため、変化量（微分値）Ｇｘ　
（ｉ、ｊ）に、明度Ｆ（ｉ、ｊ）を乗算して重み付けを
する。即ち、 Ｅｘ（１，ｊ）　−Ｐ（１，ｊ）ＸＧｘ（１，ｊ）ｍ　
ａ　ｘ　［Ｅｘ（ｉ、ｊ）　］、ｍ　ｉ　ｎ　［Ｅｘ（
１，ｊ）　］をｘ軸方向のエツジとして検出する。

また、Ｙ軸方向のエツジも同様に、 Ｅｙ（ｉ、ｊ）　−Ｆ（ｉ、ｊ）ＸＧｙ（１，ｊ）ｍ　
　ａ　　ｘ　　［Ｅｙ（ｉ、ｊ）　　コ　　　ｍ　　ｉ
　　ｎ　　［Ｅｙ（１，ｊ）　　］として求められる。

これにて、全ての計測線２０１〜２０８において各２点
づつのエツジ座標が求められる。

この後、マーク１０の中心点Ｏの座標が求められる。こ
れは、第７図に示すように、まず、各計測線２０１〜２
０８における各２点のエツジ座標の夫々中心座標ＣＩ＋
　　Ｃ２・・・・・・Ｃ８を演算し、さらに、これら中
心座標ＣＩ＋Ｃ２・・・・・・Ｃ８の中心（重心）を演
算により求めることにより得られるものである。

このようにして求められた中心点Ｏは、前記制御装置７
にて、予め記憶されている基準点Ａの座標と比較されて
ずれ量が求められ、そのずれ量を考慮した正しい装着位
置に部品３の装着が行われるのである。

このような本実施例によれば、部品３が装着されるべき
基板２（導体パターン）に位置ずれが生じていたとして
も、マーク位置検出装置６の検出結果に基づいて、その
ずれ量を考慮した正確な位置に部品３を装着することが
できる。

そして、この場合、画像信号を微分処理して計測線２０
１〜２０８におけるマーク１０のエツジ座標を求め、こ
のエツジ座標からマーク１０の中心点Ｏの座標を得るよ
うにしているので、従来のような画像信号を二値化処理
し−次モーメント算出することによりマークの中心点を
求めるようにしたものと異なり、マーク１０上に塗布さ
れた半田１１が該マーク１０からはみ出していても、マ
ーク１０のエツジを正確に検出することが可能になり、
ひいては、マーク１０の位置を高精度に検出することが
できる。特に、本実施例では、微分値ＧＸ（ＩＴＪ）に
明度Ｆ　（ｉ、ｊ）を乗算して重み付けをしてマーク１
０のエツジを判別するようにしているから、より信頼性
の高いエツジの検出が可能となるものである。

第１０図乃至第１２図は、本発明の他の実施例を示すも
ので、上記実施例と異なる点は、円形のマーク１０に替
えて基板２に四角形のマーク２１を形成したところにあ
る。

この場合でも、上記実施例と同様に、計測ウィンドウ１
８内に複数本の計測線２０１〜２０８を設けて、画像信
号を微分処理することにより、マーク２１上に塗布され
た半田２２が該マーク２１からはみ出していても、マー
ク２１のエツジを正確に検出でき、各計測線２０１〜２
０８における各２点のエツジ座標の夫々中心座標Ｃ１＋
　　Ｃ２・・・、・・Ｃ８を演算し、さらに、これら中
心座標ｃｌ　＋ｃ２・・・・・・Ｃ８の中心（重心）を
演算により求めることにより、マーク２１の中心点０の
位置を高精度に検出することができるものである。

尚、本発明は上記各実施例に限定されるものではなく、
例えば半田部分のエツジとマークのエツジとの判別は、
予めマークの幅を与えることにより、微分処理データの
ピークのうちそれに適合するものをエツジであるとして
求めるようにしても良いなど、要旨を逸脱しない範囲内
で種々の変更が可能である。

［発明の効果］ 以上の説明にて明らかなように、本発明の部品実装装置
によれば、基板に設けられたマークの位置を高精度に検
出することができ、高速かつ正確に電子部品などの部品
を基板に自動的に装着できるという優れた効果を奏する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第９図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は計測線とその計測線に沿う明度変化及びその微分
デー　タとの関係を示す図、第２図は全体構成を概略的
に示す図、第３図は画像認識装置の機能的な構成を示す
図、第４図は計測ウィンドウ内に撮影されたマーク部分
の画像を示す図、第５図は計測ウィンドウ内におけるマ
ークの有無を判定するための計測線を示す図、第６図は
計測ウィンドウ内におけるエツジ検出のための計測線を
示す図、第７図はマークの中心を算出する方法を示すた
めの図、第８図及び第９図は計測線に沿う明度変化の様
子の一例を示す図である。また、第１０図乃至第１２図
は本発明の他の実施例を示すもので、第１０図は第４図
相当図、第１１図は第６図相当図、第１２図は第７図相
当図である。 図面中、１は部品実装装置、２は基板、３は部品、５は
実装ヘッド、６はマーク位置検出装置、７は制御装置、
９は導体パターン、１０．２１はマーク、１２はＩＴＶ
カメラ（撮像器）、１４は画像認識装置（エツジ検出手
段、演算手段）１８は計測ライ ンドウ、 １〜１０４及び２ ０８は計測線を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．基板に設けられたマークを基に、電子部品などの部
   品を前記基板に自動的に装着する部品実装装置において
   、前記基板のマーク部分を撮影する撮像器と、この撮像
   器の撮影した画像信号を微分処理して前記マークのエッ
   ジの位置を検出するエッジ検出手段と、このエッジ検出
   手段が検出したエッジの位置に基づいて前記マークの位
   置を算出する演算手段とを具備することを特徴とする部
   品実装装置。